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非调质钢柴油机曲轴的开发

唐新民赵九根余爱国

Exploitation of Non-Quenched/Tempered Steel

for Diesel Engine Crankshaft

Tang Xinmin, Zhao Jiugen and Yu Aiguo

(Product Development Technical Center, Jiangling Motors Ltd, Nanchang

330001)

曲轴生产线加工设备的自动化程度和加工精度都很高，对曲轴锻件毛坯的内在质量、切削性能及外形尺寸精度都有很高的要求。国内提供的调质钢S53C锻造曲轴毛坯因调质质量不稳定，硬度不均匀，切削性能差，导致生产线经常出现停产。1995年底开始，江铃汽车公司决定用非调质钢取代调质钢制造曲轴。

1 曲轴材料的性能

气缸内活塞的往复运动通过连杆传递到曲轴形成旋转运动，再由曲轴输出扭矩，驱动汽车行驶。所以，曲轴的受力状态既有扭转又有弯曲。其次，曲轴各轴颈都在很高的比压下，以很大的相对速度在轴承中承受滑动摩擦，产生较高温度和磨损。

曲轴的服役条件决定曲轴材料必须具有较高的抗拉强度和疲劳强度，表面具有较高硬度及耐磨性，心部有一定的韧性。统计表明，曲轴失效的主要形式是弯曲疲劳断裂和轴颈磨损失效。表1为S53C钢调质与正火状态下的机械性能。

表1 S53C钢机械性能及曲轴表面硬度数据表

Table 1 Mechanical properties and crankshaft surface hardness

注：(1) 机械性能按日本标准JISZ2201、2202中规定取标准试样进行拉伸、冲击试验获得的数据。(2) 表面软氮化Hv0.1指标为日本五十铃公司曲轴图纸技术要求。

2 对比试验及分析

2.1 选材

选用非调质材料制造柴油机曲轴，要求材料既要满足S53C钢主要机械性能指标(特别是抗拉强度和疲劳强度)，又能大大改善切削性能，提

高生产率，降低成本。依据我国非调质钢冶炼水平和非调质钢种，选定49MnVS3钢为研究材料。只要49MnVS3钢的锻造成形性、加工切削性能、台架疲劳性能和装车路试使用性能达到或超过S53C钢的性能，即可替代调质钢制造柴油机曲轴。

49MnVS3钢是德国蒂森公司70年代初研制的第一代曲轴材料，是为桑塔纳汽车发动机(汽油机)曲轴专门设计的钢种。根据柴油机的工作特点和技术要求对钢的化学成分又重新作了调整。

2.2 锻造成形工艺试验

非调质钢曲轴的锻造成形，主要是控制锻件的加热温度，始、终锻温度和控冷速度，才能有效保证曲轴锻件的综合机械性能及曲轴的加工性能和使用寿命。曲轴锻造工艺流程如下：

下料→中频加热→预锻→终锻→切边→热校→控冷→喷丸→检验(硬度、机性、探伤等)→机加工。

调质钢S53C和非调质钢49MnVS3的曲轴锻造工艺见表2。

表2 S53C和49MnVS3钢曲轴锻造工艺

Table 2 Forging process of crankshaft of steel S53C and 49MnVS3

2.3 切削性能试验及软氮化处理

用S53C钢和49MnVS3钢曲轴毛坯在加工线上进行切削性能对比试验，考核刀具使用寿命及切削力的大小，具体数据见表3。

表3 两种材质曲轴切削刀具寿命比较

Table 3 Comparison of turning tool life for crankshaft of quenched/tempered and non-quenched/tempered steel

注：(1) 表中数据S53C钢为生产记录每套刀具推算平均寿命数，49MnVS3钢为生产试验样本每套刀具平均寿命数。

(2) 表中工序为曲轴加工中切削量大的工序，切削量小的工序没有列入

表中。

49MnVS3钢锻件的室温组织为珠光体+铁素体，硬度均匀，工件表面硬度差小于20HBS，断面硬度差小于15HBS，且钢中硫含量较高，大大改善了切削性能。从表3可看出，切削量大的工序，刀具寿命提高幅度也大，解决了车-拉轴颈工序(调质钢曲轴加工瓶颈工序)的切削加工问题，刀具寿命提高250%以上。切削量小的工序，刀具使用寿命提高约30%。

曲轴磨削加工后，必须进行表面硬化处理，以提高轴颈的耐磨性能和疲劳强度，延长曲轴的使用寿命。江铃汽车公司柴油机曲轴采用气体软氮化工艺进行表面硬化处理。氮化设备为多功能连续推杆式气体软氮化炉，氮化工艺与S53C钢曲轴相同。结果表明，非调质钢曲轴软氮化后的质量与S53C钢曲轴相当，可满足曲轴各项技术要求。

2.4 金相组织

曲轴表层金相组织，为较细的珠光体+断续网状铁素体，晶粒度4～6级，硬度HB240～260；心部金相组织为较粗的珠光体+断续网状铁素体，晶粒度3～5级，硬度HB230～245。

2.5 机械性能

根据曲轴服役条件，曲轴直径的大小，按图1所示部位取样(均为标准试样)，试验方法为每批次取2件曲轴，4个抗拉试样，4个冲击试样。进行两种材料的对比试验，试验结果见表4。

图1 曲轴机械性能试样取样部位

Fig.1 Schematic of sampling of crankshaft for mechanical

property testing

表4 两种材质曲轴机性及金相组织对比

Table 4 Mechanical properties and structure of crankshaft

of steel S53C and 49MnVS3

从表4可以看出，两种钢的抗拉强度、屈服强度基本相同，但由于金相组织不同，调质钢韧性比较好，非调质钢的晶粒粗大，铁素体呈断续网状、导致韧性较

2.6 疲劳强度及耐磨性

非调质钢曲轴表面硬化质量、抗拉强度与调质钢相当，但韧性较差。按JB3258《汽车发动机曲轴疲劳台架试验方法》的要求，在两种钢曲轴成品中各随机抽取5件曲轴，在DC-1型电磁激振疲劳试验机上进行疲劳强度试验，用升降法求疲劳极限，再根据疲劳强度计算出安全系数，判断曲轴是否符合技术要求。试验结果见表5。

表5 曲轴弯曲疲劳强度、安全系数、耐磨性能对比

Table 5 Comparison of bending fatigue strength, safety factor and

wear resistance of crankshaft

曲轴耐磨试验是用两种材料按试验要求做成试块，在MM-200型磨损试验机上进行等条件耐磨试验，再比较磨损体积的大小(表5)。

从表5中可以看出49MnVS3钢曲轴疲劳强度、安全系数均与S53C

钢相同，磨损量比S53C钢略微大一点。按JB3258《汽车发动机曲轴疲劳台架试验方法》要求，曲轴安全系数大于1.3就可以满足要求，故

49MnVS3钢曲轴达到了S53C钢水平，能够满足柴油机曲轴的性能要求。

2.7 台架试验

台架耐久试验是考核曲轴装机后使用性能及寿命的一种强化试验。用49MnVS3钢曲轴装机两台，进行600 h耐久台架试验。首先磨合50 h，再进行550 h强化试验后，检查曲轴的变形量及轴颈磨损状态，再与S53C 钢曲轴600 h台架试验结果进行比较。通过两轮600 h耐久台架试验后，检查非调质钢曲轴的变形量，轴颈磨损量，均与S53C钢台架试验结果相当，符合曲轴台架耐久试验的技术要求。

2.8 装车路试

49MnVS3钢曲轴在进行台架疲劳试验，台架耐久试验后，接着要进行装车路试，进一步检测其可靠性、可行性和替代性。用49MnVS3钢曲轴装配3台发动机，装车进行30 000 km路试，在各种不同的路况下，行驶不同路程，检测曲轴的变形，磨损及其他失效内容。试验结果证明49MnVS3钢曲轴达到了S53C钢曲轴的技术水平，完全能满足柴油机对曲轴的技术要求。

3 经济效益

用49MnVS3钢替代S53C钢制造柴油机曲轴，不但能满足各项技术要求，解决切削加工中的实际问题，而且能较大幅度降低柴油机曲轴的制造成本，经济效益显著。

49MnVS3钢曲轴投产后，用数理统计的方法分析了一段时间的生产记录，结果证明，每件 49MnVS3钢曲轴的加工制造成本可节省约48元，加上降低曲轴毛坯采购价95元/件，实际每件 49MnVS3钢曲轴可节约制造成本143元左右。

4 结论

(1) 49MnVS3钢曲轴经各类性能试验证明，能满足柴油机曲轴技术要求。

(2) 49MnVS3钢曲轴可省略调质处理，简化生产工序，降低废品率，产品质量稳定，适用于大规模自动化程度高的曲轴生产线。

(3) 采用49MnVS3钢制造柴油机曲轴，可产生显著的经济效益，每件曲轴可望降低制造成本约143元。

(4) 49MnVS3钢的塑性、韧性比S53C钢稍差，可用降低含碳量改进锻造工艺参数的方法，逐步达到调质钢的水平。

作者简介：唐新民，男，46岁，高级工程师。1980年毕业于上海工业大学金属材料专业。从事非调质钢材料在汽车零部件上的开发应用及热处理工艺研究。

作者单位：江铃产品开发技术中心，南昌 330001

参考文献

1 雍岐龙，马鸣图，吴宝榕.微合金钢-物理和力学冶金.北京：机械工业出版社，1989.522

2 胡德昌，胡滨.新型材料特性及其应用.广州：广东科技出版社，1996.28

3 第一汽车制造厂情报研究所.非调质钢译文辑.1985

调质钢与非调质钢简介

调质钢与非调质钢简介一、调质钢 1、简介所谓调质钢，一般是指含碳量在0.30～0.60%的中碳钢。一般用这类钢材制作的零部件要求具有很好的综合机械性能，即在保持较高强度的同时，又具有很好的塑性和韧性，传统方法往往是使用“调质处理”来达到这个目的，所以习惯上就把这一类钢称作调质钢。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢，它是零件淬火后在500～650℃温度范围内进行回火处理的钢。经调质处理后，钢的强度、塑性及韧性有良好的配合。碳素钢、低合金钢及中合金钢，调质处理后的金相组织是回火索氏体。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。 2、性能特点除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。大多数调质钢为中碳合金结构钢，有焊接性能要求的调质钢则为低碳合金结构钢，具有很高的塑性和韧性，少数沉淀硬化型调质钢，属高强度和超高强度调质钢。 3、分类常用的合金调质钢按淬透性和强度分为4类： ①低淬透性调质钢

②中淬透性调质钢 ③较高淬透性调质钢 ④高淬透性调质钢以下介绍两种最典型的调质钢： A、45碳素调质钢 45钢是中碳碳素结构钢，含碳量在0.42-0.50%，现执行标准为《优质碳素结构钢》，即GB/T 699-2015，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且生产成本较低，价格低，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56～59（洛氏硬度），截面大的可能低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火，加热温度为560～600℃，硬度要求为HRC22～34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而对于齿轮类、带键槽的轴类等零件，因调质后还要进行车、插、创、铣、钻等机加工，硬度要求就低些。 B、40Cr合金调质钢 40Cr钢是中碳合金结构钢，含碳量在0.37-0.44%，含Cr量在0.80-1.10%，现执行标准为《合金结构钢》，即GB/T 3077-2015。以40Cr为代表的合金调质钢广泛用于制造汽车、摩托车、柴油机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、转向节、半轴、连杆、螺栓等。调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度、良好的塑性和韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同

柴油机曲轴设计

1前言 1.1柴油机与曲轴 1.1.1柴油机的工作原理柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到6～9MPa，温度升高到1726.85℃～2226.85℃。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。废气同样经排气门、排气管等处排出。四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程：（1）进气行程在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气被吸人气缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到96.85℃～126.85℃。（2）压缩行程进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩行程结束。压缩终了时鼓，混合气温度约为326.85℃～426.85℃，压力一般为0.6～ 1.2MPa。（3）做功行程活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。（4）排气行程进气口关闭，排气口打开，排除废气。由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程创造条件的。因此，单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采用多缸发动机，在多缸发动机中，所有气缸的作功行程并不同时进行，而尽可能有一个均匀的作功间隔，因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的功率。例如六缸发动机，在一个工作循环中，曲轴要旋转720°，曲轴转角每隔120°就有一个气缸作功。

调质钢

碳含量0.3－0.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃-650℃回火。热处理后的金相组织是回火索氏体。这种组织具有强度、塑性和韧性的良好配合。调质钢的质量要求除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求处，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。大多数调质钢为中碳合金结构，屈服强度（σ0.2）在490-1200Mpa。以焊接性能为突出要求的调质钢，为低碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）一般为490-800Mpa，有很高的塑性和韧性。少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（σ0.2）可到1400Mpa以上，属高强度和超高强度调质钢。分类常用的合金调质钢按淬透性和强度分为4类： ①低淬透性调钢； ②中淬透性调质钢； ③较高淬透性调质钢； ④高淬透性调质钢。力学性能 1．合金元素对力学性能的影响淬透性能相同的钢调质到相同硬度时，抗拉强度基本相同，硬度与抗拉强度大致成直线关系。各种成分的合金钢调质到各种硬度值时，硬度值为400HB(抗拉强度约为1400MPa)时，屈强比值最高，约为0．9，淬火状态的组织对屈强比有很大影响。调整增加钢材淬透性的合金元素的含量，可以得到相同的淬透性能，得到相同的抗拉强度和屈服强度。因此，在选择合金元素时应优先选择增加淬透性能作用显著而价格较低的元素，如硼、锰、铬等。但是合金元素不同的钢要调质到相同的硬度所采用的回火温度各不相同，即各种钢的抗回火性能不同。淬透性能相同的钢调质到相同硬度时，抗拉强度和屈服强度虽基本相同，但是脆性破坏倾向差别很大，低温冲击试验尤为明显。成分不同的钢

微合金非调质钢的发展及现状

微合金非调质钢的发展及现状 Revised by Jack on December 14,2020

微合金非调质钢的发展及现状刘瑞宁1，2，王福明1，李强2 (11北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；21石家庄钢铁公司技术中心，河北石家庄050031)摘要:介绍了微合金非调质钢的发展及其应用现状，开发微合金非调质钢符合钢铁产业发展政策和石钢公司的“边缘-精进”战略。关键词:微合金；非调质钢；发展；应用 1前言石家庄钢铁有限责任公司是中国汽车用钢(棒材)专业化生产企业，现年产钢能力近260万t，产品结构以优质碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、轴承钢等五大系列汽车用钢(棒材规格为Φ14～180mm)为主，其热轧汽车棒材主要供锻造厂锻造成汽车零配件(如汽车前桥、半轴、转向节、发动机曲轴、连杆等)。微合金非调质钢是一种理想的节约能源、节约资源的经济型新材料，符合钢铁产业发展政策要求，其用途十分广泛:凡是加工过程中需要调质的钢(如45，40Cr等)均可用非调质钢替代；省略调质工序，可省去占调质钢生产总成本6%的热处理(淬火+高温回火)费用，德国人估计用49MnVS3非调质钢代替调质钢做连杆可节约总成本的38%。日本爱知公司分析，微合金非调质钢因省略调质处理这一工序，就可使热锻产品的成本降低18%[1]。 2微合金非调质钢的发展微合金非调质钢强化机理不同于调质钢。调质钢是将轧、锻后钢材重新加热淬火再经高温回火获得所需组织性能。而微合金非调质钢是在轧制温度下，使钢中V，Nb，Ti等合金碳氮化合物较充分溶入奥氏体，使奥氏体充分合金化，在轧、锻冷却过程中析出大量微细弥散分布的合金碳氮化合物，并发生沉淀强化及先共析铁素体呈细、小、弥散析出，分割和细化奥氏体晶粒使钢的强度与硬度增加，基体组织显着强化。为此，获得相当调质钢经调质处理后的综合力学性能，由于省去了调质处理工序，因此称之为微合金非调质钢。国外微合金非调质钢的开发及应用 20世纪60年代发展起来的微合金化技术为非调质钢的产生提供了理论和生产基础，70年代初期发生的能源危机直接促成非调质钢的出现及发展。1972年德国THYSSEN公司开发了第一个非调质锻钢49MnVS3(铁素体-珠光体，抗拉强度850MPa)取代了调质CK45钢制造汽车曲轴，提高了锻件成品率、切削加工性能、疲劳性能、生产效率，降低了成本，此钢种很快在德国、瑞典等欧洲国家用于汽车曲轴、连杆等锻件的生产。德国奔驰汽车曲轴使用非调质钢代替40CrMn调质钢制造，瑞典Volvo汽车制造厂在20世纪90年代初期年用量就3万多吨，其目标是除渗碳件外，所有锻件全部采用非调质钢生产。随后英国钢铁公司建立了Vanard(850～1100MPa)热锻用非调质钢系列，法国SAFE公司开发了一系列METASAFE钢(800～1000MPa)[2]。此外，美国福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车都采用非调质钢制造汽车的曲轴、连杆等零件。近年来日本研究微合金非调质钢最为活跃，处于世界先进水平，新日铁、神户制钢、爱

钢材牌号对应表

我国在此是以钢材的用途分类作为表示方法分类的基础： 1）碳素结构钢：表示方法：Q+数字+（质量等级符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）①钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点；②“Q”后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa。例如Q235表示屈服点（σs）为235 MPa的碳素结构钢；③必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢：例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 2）优质碳素结构钢表示方法：数字+（元素符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 3）碳素工具钢表示方法：字母T+数字+（元素符号）+（质量等级符号）①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如 “T8Mn”。④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。 4）易切削钢表示方法：字母Y+数字+（元素符号）①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。 5）合金结构钢表示方法：（专门用途符号）+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）+（专门用途符号）①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。 ②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9- 1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥ 2.5%、≥ 3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如 20MnVB钢中：钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi 6）低合金高强度钢表示方法：（专门用途符号）+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）+（专门用途符号）①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为 “16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。 7）弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。 8）滚动轴承钢表示方法：高碳铬轴承钢：字母G+Cr元素符号和数字渗碳轴承钢：字母G+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之

柴油机曲轴工艺过程及夹具毕业设计论文

重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）柴油机曲轴零件加工工艺及夹具设计学生所在校外学习中心江苏张家港校处学习中心批次层次专业111 专升本机械设计制造及其自动化学号 w11107861 学生指导教师起止日期 2013.1.21--2013.4.14

摘要曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。这次毕业设计介绍柴油机曲轴加工工艺规程及相关夹具的设计，及曲轴的规程制定中遇到问题的分析，经济性分析，工时定额，切削用量的计算。同时还介绍曲轴加工中用到的两套夹具的设计过程。在工艺设计中，结合实际进行设计，对曲轴生产工艺进行了改进，优化了工艺过程和工艺装备，使曲轴的生产加工更经济、合理。根据现阶段机械零件的制造工艺和技术水平，本着以制造技术的先进性，合理性，经济性进行零件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料等技术分析。并根据以上分析来选择合理的毛坯制造方法，设计工艺规程，夹具设计。关键词：柴油机曲轴工艺夹具

目录中文摘要…………………………………………………………………………………………I 1.引言 (1) 2.曲轴的生产纲领 (2) 3.零件的分析 (2) 3.1曲轴的用途及工作条件 (2) 3.2分析零件上的技术要求，确定要加工的表面 (3) 3.3加工表面的尺寸和形状精度 (4) 3.4尺寸和位置精度 (4) 3.5加工表面的粗糙度及其它方面的质量要求 (4) 3.6热处理要求 (4) 4.曲轴材料和毛坯的定 (4) 4.1确定毛坯的类型 (4) 4.2确定毛坯的生产方法 (4) 4.3确定毛坯的加工余量 (4) 5.曲轴的工艺过程设计 (5) 5.1粗、精加工的定位基准 (5) 5.1.1粗加工 (5) 5.1.2粗加工 (5) 5.2工件表面加工方法的选择 (5) 5.3曲轴机械加工的基本路线 (5) 5.4加工余量及毛坯尺寸 (6) 5.5工序设计 (6) 5.5.1加工设备与工艺装备的选择 (8) 5.5.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (9) 5.6确定工时定额 (11) 5.7机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片 (12) 5.7.1机械加工工艺过程卡片 (12) 5.7.2机械加工工序卡片 (12) 6.柴油机曲轴加工键槽夹具设计 (13) 6.1.1夹具类型的分析 (13) 6.1.2工装夹具定位方案的确定 (13) 6.1.3工件夹紧形式的确定 (13) 6.1.4对刀装置 (13) 6.1.5分度装置的确定以及补补助装置 (14) 6.1.6夹具定位夹紧方案的分析论证 (14) 6.1.7夹具结构类型的设计 (15) 6.2夹具总图设计 (16) 6.4绘制夹具零件图 (16)

柴油机曲轴飞轮组开题报告

河南科技大学（论文）开题报告（学生填表）院系：车辆与动力工程学院2013年4月15日课题名称Z398柴油机（曲轴飞轮组）设计学生姓名刘新胜专业班级热发092班课题类型工程设计指导教师刘建新职称教授课题来源生产 1.设计（或研究）的依据与意义柴油机具有良好的经济性、动力性及较高的热效率等显著优点, 在汽车节能等方面有较大的潜力。经过多年的研究和新技术的应用，现代柴油机的现状已与往日不可同日而语。随着电控喷射、高压共轨、涡轮增压、中冷等先进技术的应用，柴油机在重量、噪音、烟度等方面已取得了重大的突破。最先进技术的柴油机，升功率可达到30～ 50kWh/L，扭矩储备系数可达到0.35以上，最低燃油耗可达到198g/kWh，标定功率油耗可达到204g/kWh；柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域。我国小缸径多缸增压柴油机已取得了较快的发展，但整个市场的需求还在增长。农用车是我国的一个特色的运输车品种，农用车投资非常少、产品运输能力强、产出大，正好满足了建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。而此次研究的Z398柴油机以其设计紧凑,启动轻便,维修简便,技术经济指标先进,能为手扶拖拉机、水泵、电站、运输及多种农副业加工机械和设备作配套动力,在工农业生产中得到广泛的应用，具有很大的农村市场。随着全球性能源短缺和环境污染问题的日益突出，降低燃油消耗率和排气中的有害气体成分越来越成为了内燃机燃烧系统研究的重要课题。直喷式燃烧系统由于具有良好的燃油经济性，结构简单、启动容易等优点，因此本次设计的Z398柴油机采用直喷式燃烧系统。曲轴是发动机中最重要的零件之一，发动机的全部功率都是通过它输出的。而且曲轴是在不断周期性变化的力、力矩（包括扭矩和弯矩）的共同作用下工作的，极易产生疲劳破坏。曲轴形状复杂，应力集中严重，因此设计中必须使曲轴有足够的疲劳强度，以保证正常工作。由以上所述可以看出曲轴设计的重要性。本课题主要通过Z398柴油机曲轴的设计研究，设计出合理的曲轴。

号钢调质处理

号钢调质处理 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

45#（号）钢和40C r钢的工艺是淬火加高温回火的双重，其目的是使工件具有良好的综合。有和合金二大类，不管是还是，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在~%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞，一般只作，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。 1、的调质是中碳，冷热加工性能都不错，较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。淬火温度在A3+(30~50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。

因为45号钢低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，迅速转变为造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45号钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。 45号钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。 2、40C r钢的调质处理 Cr能增加钢的，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件，应采用C r钢。但C r钢有第二类回火脆性。

常用国内外钢材牌号对照表

常用国内外钢材牌号对照表中国美国日本德国英国法国前苏联国际标准化组织 GB AST JIS DIN 、DINEN BS 、BSEN NF 、NFEN ΓOCT ISO 630 品名牌号牌号牌号牌号牌号牌号牌号 Q195 Cr.B Cr.C SS330 SPHC SPHD S185 040 A10 S185 S185 CT1K П CTlC П CTl ПC Q215A Cr.C Cr.58 SS 330 SPHC 040 A12 CT2K П—2 CT2C П—2 CT2ПC —2 Q235A Cr.D SS400 SM400A 080A15 CT3K П—2 CT3C П—2 CT3ПC —2 E235B Q235B Cr.D SS400 SM400A S235JR S235JRGl S235JRG2 S235JR S235JRGl S235JRG2 S235JR S235JRGl S235JRG2 CT3K П—3 CT3C П—3 CT3ПC —3 E235B Q255A SS400 SM400A CT4K П—2 CT4C П—2 CT4ПC —2 普通碳素结构钢 Q275 SS490 CT5C П—2 CT5ПC —2 E275A

中国美国日本德国英国法国前苏联国际标准化组织 GB AST JIS DIN 、DINEN BS 、BSEN NF 、NFEN ΓOCT IS0 630 品名牌号牌号牌号牌号牌号牌号牌号 08F 1008 1010 SPHD SPHE 040A10 80K П 10 1010 S10C S12C CKl0 040A12 XCl0 10 C101 15 1015 S15C S17C CKl5 Fe360B 08M15 XCl2 Fe306B 15 C15E4 20 1020 S20C S22C C22 IC22 C22 20 25 1025 S25C S28C C25 IC25 C25 25 C25E4 40 1040 S40C S43C C40 IC40 080M40 C40 40 C40E4 45 1045 S45C S48C C45 IC45 080A47 C45 45 C45E4 50 1050 S50C S53C C50 IC50 080M50 C50 50 C50E4 优质碳素结构钢 15Mn 1019 080A15 15r

柴油发动机曲轴机械加工工艺规程设计及夹具(毕业设计)

柴油发动机曲轴机械加工工艺规程设计及夹具设计由吴祖德t053329 于星期五, 2009/06/19 - 12:41下午发表 ?学士学位 ?机电与汽车工程学院学号: 05120332 专业: 机械设计制造及其自动化研究方向: 机械设计与制造导师姓名: 曾宏达中图分类号: TH16 论文总页码: 47 参考文献总数: 20 曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确，且润滑可靠。本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械工艺规程设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额；填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。中文关键字: 机械制造，加工工艺，曲轴，夹具英文题目: Technological process design and fixture design of diesel engine crankshaft 英文摘要: Crankshaft is a very important parts of diesel engine. Ist action is change the to

缸柴油机曲轴》

材料力学课程设计学号：41091307 姓名：吴茂坤题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师：李锋 2011.10.20

目录一、课程设计的目的 (2) 二、课程设计的任务和要求 (2) 三、设计题目 (3) 四、设计过程 (4) 1、画出曲轴的内力图 (4) 2、设计曲轴颈直径d和主轴颈直径D (6) 3、校核曲柄臂的强度 (7) 4、校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度 (9) 5、用能量法计算A-A截面的转角yθ,zθ (9) 五、设计的改进措施及方法 (13) 六、程序计算部分 (13) 七、设计体会 (15) 八、参考文献 (15)

一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。 1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的学习打下基础。二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。

柴油机曲轴工艺设计方案[]

0 引言本次毕业设计是关于R180柴油机曲轴的工艺设计及其中两道工序的夹具设计。曲轴是柴油机中的关键零件之一，其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状,从而减轻质量，且机加工余量随铸造工艺水平的提高而减小。球铁的切削性能良好，并和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理，来提高曲轴的抗疲劳强度和耐磨性。而且球铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢制曲轴来的敏感。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。本次设计中曲轴的材质为球铁。从目前整体水平来看, 毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。从以下几个工艺环节采取措施对提高曲轴质量具有普遍意义。①熔炼国内外一致认为,高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。为获得高温低硫磷的纯净铁水，可用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。②球化处理③孕育处理冲天炉熔化球铁原铁水,对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕育衰退，改善石墨形态，细化石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。④合金化配合好铜和钼的比例对形成珠光体组织十分有利,可提高球铁的强度,而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚的敏感性。⑤造型工艺气流冲击造型工艺优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点,这对于多拐曲轴尤为重要。⑥浇注冷却工艺采用立浇—立冷，斜浇—斜冷、斜浇—反斜冷三种浇注方式较为理想,其中后一种最好。斜浇—反斜冷的优点是：型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。目前，国内大部分专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生产，生产效率、自动化程度较低。曲轴的关键技术工程仍与国外相差1～2个数量级。国外的机加工工艺大致可归纳为如下几个特点。①广泛采用数控技术和自动线，生产线一般由几段独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵活性和适应性。采用龙门式自动上下料，集放式机动滚道传输，切削液分粗加工与精加工两段集中供应和回收处理。②曲轴的主要加工工序基准中心孔，一般采用质量定心加工方式，这样在静平衡时，加工量很少。③轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量可达到国内粗磨后的水平，且切削变形小、效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。④国外的曲轴磨床均采用CNC控制技术，具有自动进给、自动修正砂轮、自动补偿和自动分度功能，使曲轴的磨削精度和效率显著提高。⑤油

非调质钢

质处理就是淬火以后，再高温回火。调质处理是一种常用的工序。这样的处理，既提高了强度，又保持了材料的韧性，还改善了材料的切削加工性。45＃钢是最常用的调质钢。大量使用的结构钢制品通常都要进行淬火热处理，这样既耗费能源又给热处理件带来弊病，如变形、淬裂等。非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入钒、钛、铌微合金化元素，使其在加热过程中溶于奥氏体中，因奥氏体中的钒、钛、铌的固溶度随着冷却而减小，微合金元素钒、钛、铌将以细小的碳化物和氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出。这些析出物与母相保持共格关系，使钢强化。这类钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能右接近达到一般质状态的力学性能水平，因此，在应用时可省略掉调质处理工序，既缩短了生产周期，又节省了能源。非调质钢的力学性能取决于基体显微组织和析出相的强化。非调质钢分为热锻用非调质钢、直接切削用非调质钢、冷作强公非调质钢和高韧性非调质钢。热锻用非调质钢用于热锻件(如曲轴、连杆等)，直接切削用非调质钢用热轧件直接加式成零件，冷作强化非调质钢用于标准件(如螺栓、螺母等)，高韧性非调质钢用于要求韧性较高的零部件。由于非调质钢不经热处理在锻造或轧制状态，即具有优良的综合性能的新型结构钢，故广泛的应用在汽车、拖拉机、摩托车、机床、油田钻井、石油输送管线、模具、标准件、船板、建筑钢筋、炮弹等方面。参考相关标准：GB/T 15712-1995 我国从1982年开始研制“珠光体—铁素体型”非调质钢，并于随后制定GB/T 15712-1995标准，列入9个钢种，属V系，Mn-V系，强度为700~800MPa级，大多用于汽车行业制造产品零件。至今批量生产零件仅6个，年产量钢不足6万吨，占我国汽车用合金钢量约1~2%。而与我国几乎同时代研制非调质钢的日本国，用于汽车行业批量制造零件的状况，据2003~2004年统计，其品种达23个，用钢量达204万吨，占日本汽车用合金钢量约64%，其非调质钢钢种覆盖V系，Mn-V系，Mn-V-Nb系，Mn-V-B系，强度700~1000MPa级，与英，法，意大利，德国等非调质钢的研制与应用水平相当。相比之下我国在非调质钢发展进程中与日本有较大差距，其原因除在推广阶段来自各方面阻力而外，我国研制的非调质钢强度级别偏低也是其中一个重要因素。冰冷雨天在文中提到的中国找不到（或者不用）非调质钢，那主要是因为：1）非调质钢价格较高；2）模具坯料需要用到的钢材尺寸太大，国内轧钢厂没有那么大的坯料供应。大坯料需求量小，国内钢厂还没有实力雄厚到亏本买卖也做的程度。我们需要大坯料找不到轧制件，一般就用普通铸钢或锻件来代替，由此导致机加工切削量大，原材料成本增加，这也是老冰文中提到中国的大模具价格优势不明显的原因之一。

曲轴的加工工艺及夹具设计.

明达职业技术学院毕业设计曲轴加工工艺及曲轴连杆轴颈磨床夹具设计专业机电一体化技术学生姓名郑为山班级09 机电一班学号 62093138 指导教师问德刚完成时间2011年12月15日

目录摘要 (2) 1轴零件图的分析 (3) 1.1曲轴零件及其工艺特点 (3) 1.2曲轴的主要技术要求 (4) 1.3曲轴零件加工要求 (4) 1.4 曲轴零件工艺特点 (4) 2曲轴的机械加工 (4) 2.1曲轴的材料和毛坯 (4) 2.2 曲轴的机械加工工艺过程 (5) 3曲轴连杆轴颈磨床夹具设计 (14) 3.1 机床夹具的分类、基本组成和功用 (14) 3.2加紧方案 (15) 3.3定位基准的选择 (15) 3.4定位误差分析 (15) 3.5夹具结构简图 (17) 3.6夹具的使用方法 (19) 总结 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22)

曲轴加工工艺及曲轴连杆轴颈磨床夹具设计郑为山【摘要】曲轴是汽车发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。本课题是曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。【关键词】发动机曲轴工艺分析工艺设计夹具

非调质钢简介及牌号

非调质钢简介 (整理点资料) 1)名称: 非调质钢，西方国家把它叫作MICROALLOYED STEEL,译成中文意思是微合金钢。 2) 成份和优点：所谓非调质钢，是指在中碳钢中加入微量的V、Nb、Ti 等合金元素而行成的一种新钢种。在大多数情况下加入的微合金的总量一般不超过百分之零点二五（0.25％）。世界上第一个非调质钢是由德国的GERLACH公司在1970年推出的，这家公司用他们自己刚刚研制成功的非调质取代原来使用的调质钢CK45钢生产曲轴，取得了很好的效益。由於使用非调质钢生产锻件可以省去调质处理即(淬火＋高温回火)过程中的两次加热而耗费的能量，因此具有节能和环保的优点，被称为绿色钢种。 1973年中东战争暴发，石油价格高起，迫使人们更加关注节能降耗，在这种背景下非调质钢的开发和利用在西方掀起了高潮，各国相继推出了自己的非调质钢。到1984年日本有60%的曲轴和50%的连杆都是用非调质钢锻成的。德国人说，使用49MnVS3非调质钢代替调质钢生产连杆可以省去占总成本6%的热处理费用，日本爱知公司说，用非调质钢可以使成本下降18%。 3)非调质钢的强化机理：无论是用调质钢还是用非调质钢生产锻件，锻件在锻成后如果不经过强化处理是不能使用的，不同的钢，强化的机理是不同

的。调质钢的强化机理是：先通过淬火。让钢变成马氏体组质，然后再通过回火处理使马氏体变成回火索氏体，回火索氏体是一种稳定组织，具有良好的综合机械性能。而非调质钢的强化机理是：首先，非调质钢中的V、Nb、Ti等合金元素形成的合金碳氮化合物在锻造前的加热过程中充分地溶入到了奥氏体中，然后，在锻后的冷却过程中这些合金碳氮化合物又从奥氏体中析出，形成无数个微小而且弥散分布的合金碳氮化合物，随着温度的进一步下降发生沉淀强化。与此同时，从钢中析出的细小铁素体通过分割和细化奥氏体使得钢的强度和硬度得以提高。在上述两种力的综合作用下使钢得到了强化。 4)非调质钢的发展过程：非调质钢的发展经历了三个阶段，第一代非调质钢是铁素体—珠光体型非调质钢。第二代是贝氏体型非调质钢，第三代是低碳马氏体型非调质钢。 4.1）铁素体—珠光体型非调质钢是目前用量最大的非调质钢，，约占总用量的60%以上。与调质钢相比，它的强度有余而韧性不足，因此，必需在保证强度的前题条件下设法提高韧性。日本钢铁公司的研究人员发现通过适当控制生产工艺，让奥氏体晶体内行成大量的铁素体成核核心P1，然后在相变时铁素体不仅在晶界上形成，也在奥氏体晶包内形成。这些细小，而且分布均匀的铁素体，使得钢的韧性显著提高。